Fatiga en fundiciones nodulares austemperizadas / Graciela L. Greno

Director: Dr. Roberto Boeri

Trabajo de tesis presentado para optar al grado académico de Doctora en Ciencia de los Materiales

Tesis (Doctorado)--Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Dto. Materiales, 1997.

El objetivo de esta tesis doctoral es el estudio de la propagación de fisuras por fatiga en las Fundiciones Nodulares Austemperizadas (ADI) y su relación con la microestructura de la matriz. Con ese prpósito se analiza en una primera etapa la zona del umbral y en segundo término la zona proporcional de propación. Se reportan los valores medidos de Umbral de Propagación de fisuras por fatiga Nominal y Efectivo para cinco diferentes características microestructurales de la matriz. Se observa que el valor medido de Umbral Efectivo es superior a los correspondientes valores reportados para aceros. Confrontando las propiedades mecánicas de los respectivos grados de ADI analizados con los valores medidos de Umbral, se observó que la dependencia microestructural, relacionada con el grado de closure producido por cada tipo de matriz, es débil. En segundo término se analizó la etapa Proporcional de Propagación para dos características microestructurales y dos condiciones de tamaño y conteo nodular diferentes. Se determinó experimentalmente que para las diferencias en tamaño y conteo nodular consideradas, las curvas de propagación obtenidas están comprendidas dentro de una banda limitada por dos curvas, cuyas Constantes de Paris, C y n fueron determinadas. El análisis fractográfico de las superficies de fractura en el umbral de propagación mostró la existencia de estriaciones típicas del mecanismo dúctil de fractura. En la región de propagación se detectaron planos de clivaje junto a las estriaciones, definiendo la acción de un mecanismo combinado de fractura denomindo cuasi-clivaje. Se aplicaron dos técnicas de microscopía que permitieron el adecuado análisis del camino de propagación de la fisur propagada. Una técnica cuantitativa, mediante la cual se determinó el paso preferencial de la fisura por los nódulos de grafito y una técnica de pulidos sucesivos que permitió la observación metalográfica de la traza de la fisura en planos a distintos niveles. Con este método se observó la existencia de un "mecanismo de bifurcaciones aparentes" relacionado con la interacción de la fisura propagante con los nódulos. Este mecanismo puede ser el responsable de la reducción en la energía de fractura disponible, causando el retraso del avance general. Por medio de una técnica de metalografía color se investigaron las características del camino de propagación de la fisura rspecto de la estructura de solidificación. En la zona proporcional de propagación se observó qeu la fractura es predominantemente transcelular, mientras que en la zona umbral los bordes de célula toman mayor relevancia, tanto como otras características microestructurales. Finalmente se llevó a cabo el modelado matemático de la interacción de la fisura propagante con los nódulos de grafito. En base a los resultados obtenidos se propuso un mecanismo de propagación. El mecanismo propuesto está en concordancia con el mecanismo de fractura observado y explica la tasa de avance reducida durante el período de propagación y el elevado valor umbral efectivo medido.